Le concept d`unicité génétique de l`individu. Niveau 3ème Etape de
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Le concept d’unicité génétique de l’individu. Niveau 3ème 1. Etape de réflexion générale Unicité : caractère de ce qui est unique. A ne pas confondre avec unité (ce qui est commun à tous). Il faut montrer que les individus sont génétiquement différents, ce qui génère une diversité. Cette diversité génétique s’inscrit dans le cadre de l’espèce (unité, sachant qu’il existe des invariants propres à l’espèce). Pourquoi s’intéresser au concept d’unicité ? D’un point de vue scientifique -Le concept d’unicité prépare les élèves à la compréhension de l’évolution. Ce n’est parce qu’il existe de la variation au sein des individus d’une espèce que la sélection naturelle peut y opérer un tri. -Le concept d’unicité permet d’aborder les mécanismes qui en sont à l’origine (les mécanismes de brassage génétique liés à la reproduction sexuée). -il permet également de signaler l’existence d’une variabilité de l’information génétique générée par l’apparition aléatoire de mutations qui seront plus étudiées en première et terminale. D’un point de vue de la formation citoyenne Il s’agit de montrer que l’existence d’une différence entre tous les individus rend impossible la définition d’un type humain (renvoie au racisme). Il contribue à l’acceptation de la différence (valeur citoyenne de tolérance) Les grandes notions scientifiques On parle de génétique pour étudier ce qui est transmis (hérédité) Les chromosomes sont les supports de l’information génétique L’information génétique est portée par une molécule l’ADN L’information génétique est divisée en unités appelés gènes. Chaque version d’un gène est appelée allèle. Les gamètes subissent une division particulière (méiose) qui divise de moitié le patrimoine parental tout en brassant les chromosomes. La fécondation est la rencontre aléatoire entre 2 gamètes génétiquement différents. 2. Eléments permettant de construire le plan La problématique générale de la leçon : comment expliquer l’unicité génétique d’un individu ? Nécessité d’expliquer au préalable ce qu’on entend par unicité génétique Chaque individu porte une information génétique présente dans le noyau sous forme de 23 paires de chromosomes (lien entre chromosomes et information génétique à établir à partir de la présentation de quelques caryotypes) Les chromosomes contiennent une molécule informative, l’ADN. Les chromosomes sont porteurs de gènes qui constituent des unités d’information.. Les gènes existent sous différentes versions. Bien que l’individu possède les gènes et les caractères propres à son espèce, il s’en distingue par des caractères propres. Il existe en effet plusieurs versions d’un même gène. L’unicité s’explique par l’existence d’une combinaison allélique unique pour chaque individu. (Donner un exemple). Comment expliquer l’unicité génétique ? Il faut remonter à la conception d’un individu : un individu est issu du développement d’une cellule œuf Une cellule œuf est formée après fusion de 2 gamètes d’origine biparentale. Il faut étudier le contenu génétique de chaque gamète. Chaque cellule reproductrice contient 23 chromosomes. -Un premier mécanisme produisant de la diversité génétique. Lors de la formation des cellules reproductrices, les chromosomes d’une paire, génétiquement différents, se répartissent au hasard. Les cellules reproductrices produites par un individu sont donc génétiquement différentes. -Un deuxième mécanisme produisant de la diversité génétique La fécondation, en associant pour chaque paire de chromosomes, un chromosome du père et un de la mère, rétablit le nombre de chromosomes de l’espèce. Chaque individu issu de la reproduction sexuée est génétiquement unique. 3. Eléments d’ouverture pour la conclusion L’unicité n’est pas uniquement conditionnée par l’information génétique. Le milieu modifie et façonne le phénotype de l’individu durant toute sa vie L’épigénétique (influence du milieu et de l’histoire de vie agit sur l’expression des gènes (méthylation des cytosines par exemple) est une autre composante participant à la construction d’un individu unique. 4. Exercice à intégrer Exercice de type sommatif. Pré requis : les élèves ont étudié la division des cellules non reproductrices et la division particulière qui se produit au niveau des gamètes (méiose) L’objectif est de vérifier que les élèves ont compris : - qu’il s’agit d’une division particulière, - que cette division produit de la diversité génétique la multiplicité des combinaisons chromosomiques de gamètes générées par cette division Libellé : Soit une cellule à l’origine de la formation de gamètes présentant les nombre de chromosomes suivant : Q1. Quel sera le nombre de chromosomes dans les gamètes formés ? Q2. Représentez toutes les combinaisons chromosomiques possibles que l’on peut obtenir dans les gamètes Réponses attendus : barème à curseur 4 L’élève répond à Q1 seul La cellule produisant les gamètes possède 3 paires de chromosomes. Elle formera des gamètes possédant un chromosome de chaque paire soit 3 Ou à Q2 seul mais de façon incomplète L’élève a compris qu’on ne pouvait pas mettre 2 chromosomes d’une même paire mais n’a pas trouvé toutes les combinaisons. 7 10 L’élève répond à Q1 et Q2 de façon complète L’élève répond à Q1 et à Q2 de façon incomplète L’élève a trouvé toutes les combinaisons (8) qu’il a correctement représentées. Le nombre de combinaisons est de 8 La diversification génétique du vivant Niveau TS Etape 1. Réflexion générale On entend par diversification tout processus qui génère de la diversité. Dans ce sujet on n’aborde que la diversité génétique. 2 niveaux de diversification : Celui qui génère de la biodiversité intra-spécifique : il s’agit du brassage génétique et des mutations Celui qui peut expliquer l’apparition d’espèces nouvelles : le but est de montrer qu’il existe une multiplicité de processus dont certains sont abordés en Terminale S. Par cette étude, on veut montrer que la richesse des processus à l’œuvre dans l’évolution. On rejoint ici la notion de bricolage de l’évolution énoncée par François Jacob. Ce thème permet par ailleurs de donner des clés pour comprendre les arguments invoqués dans le débat sur les OGM (transfert horizontal de gènes) et participe à la formation citoyenne. Etape 2. Des éléments pour bâtir le plan Quels sont les processus générateurs de diversification au sein de l’espèce ? Les 3 niveaux de brassage (prendre un exemple Les mutations Quels sont les processus de diversification à l’origine de nouvelles espèces ? Types de diversification Modification de l’expression des gènes de développement dans l’espace et dans le temps Transfert de gènes entre espèces différentes (transfert horizontal) Exemple possible Origine des doigts Propriétés des êtres vivants porteurs d’innovation Possibilités diverses de locomotion chez le vertébrés terrestres Processus encore mal Acquisition d’un gène codant pour la connu et sans doute sous- syncytine favorisant la fixation du estimé placenta La cellulose des nématodes Les pigments caroténoïdes des pucerons Formation du placenta et gène de la syncytine d’origine virale Hybridations entre espèces. Les plantes comme le blé Association de génomes. ou les spartines Obtention de génomes mixtes : polyploïdisation Mutations aléatoires Les phalènes du bouleau Crossing-over inégaux Duplications de gènes puis mutations. Augmentation de la taille du génome Gènes des opsines Vigueur plus grande. Forte aptitude à coloniser de nouveaux milieux Apparition d’allèles nouveaux pouvant conférer des avantages Amélioration de la vision chez certains primates Prendre des exemples précis pour illustrer les différents processus. Au vu de la quantité des processus on peut choisir de ne présenter que 2 exemples (par exemple la duplication des gènes et le transfert horizontal). Mais d’autres choix sont possibles. Pourquoi prendre ces 2 exemples ? La duplication : une grande partie du génome est formés de familles multigéniques. Il s’agit d’un processus important. Le transfert horizontal est un phénomène mal connu mais sans doute plus fréquent qu’on le croit. Les exemples se multiplient (nématodes avec cellulase, pucerons avec pigments caroténoîdes, syncytine, etc. Etape 3. Ouvrir lors de la conclusion Signaler l’intervention de processus de diversification sans modification de génomes : La symbiose La transmission de comportements par voie non génétique. Etape 4. Intégrer un exercice d’évaluation. Type d’évaluation : formative Objectif : suggérer l’idée de transfert horizontal de gènes à partir de la comparaison de gènes d’espèces différentes Support : Anagene Compétences méthodologiques visées : être capable de faire une comparaison de 2 séquences et d’exploiter la matrice des ressemblances ou des différences. Libellé. Chez l’Homme comme chez les primates et contrairement aux autres mammifères placentaires, la fusion des cellules embryonnaires permettant la formation du placenta est en partie due à un eforte expression du gène de la syncytine. Chez le virus MPMV, il existe un gène codant pour une protéine favorisant la fusion de la capsule avec la membrane de la cellule cible Document Question. A partir de l’utilisation des fonctionnalités du logiciel et des informations issues du document, donnez un argument qui conforte les propos de Mr Selosse Compétences méthodologiques Comparaison simple réalisée. Ressemblance remarquée mais pas quantifiée Utilisation des fonctionnalités du logiciel pour trouver le nombre de ressemblances en % et quantifier la ressemblance 2 2 Exploitation L’argument On constate une identité de séquences à 80% 2 La forte ressemblance entre les séquences suggère une relation de parenté entre le gène viral et le gène humain 2 Cette parenté s’explique si on admet l’existence d’un transfert de gène entre le virus et l’Homme 2
